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1、光子晶体光纤Photonic Crystal Fibers材料学院材料学院材料学院材料学院 学号：学号：学号：学号：S200409075 S200409075 姓名：靳广永姓名：靳广永姓名：靳广永姓名：靳广永一 光子晶体光纤的原理和制作n n光子晶体光子晶体( Photonic Crystal)( Photonic Crystal)这一概念可以追溯到这一概念可以追溯到19871987年。当时人们发现年。当时人们发现, ,同半导体具有电子带隙相同半导体具有电子带隙相类似类似, ,周期性变化的介电结构周期性变化的介电结构, ,即光子晶体即光子晶体, ,也具有也具有能带是通过改变空气孔的排列和大小来
2、控制其光能带是通过改变空气孔的排列和大小来控制其光学特性，在设计方面更具灵活性。光子带隙的存学特性，在设计方面更具灵活性。光子带隙的存在有可能改变光在其中的传播，因而人们提出光在有可能改变光在其中的传播，因而人们提出光子晶体可以应用于光纤技术子晶体可以应用于光纤技术, ,这种光纤被称为光子这种光纤被称为光子晶体光纤（晶体光纤（Photonic Crystal FiberPhotonic Crystal Fiber，PCFPCF）。它与）。它与传统光纤相比传统光纤相比, ,具有很多显著的优点，近几年成为具有很多显著的优点，近几年成为光通信领域的一个研究热点。光通信领域的一个研究热点。光子晶体光纤
3、在外观上和传统的普通单模光纤非常相似，但微观上光子晶体光纤的横截面完全不同。光子晶体光纤是带有空孔的光纤，它沿光纤长度方向存在几个或几十个延伸的空孔。光子晶体光纤的横截面由非常微小的孔阵列组成，类似于晶体中的晶格，这也是光子晶体名称的由来。实际上这些小孔是一些直径为光波长量级的毛细管，平行延伸在光纤中。二 PCFs的损耗机制分析l l实验表明：当PCFs加入其他纤维或者纤维在一定的范围内弯曲时，就会出现损耗现象。弯曲损耗也可以有不同的PCFs设计而获得。PCFs的损耗取决于光子晶体包层的结构参数 大模场晶体光纤多模晶体光纤保偏非线性晶体光纤三 光子晶体光纤的优点n n光子晶体光纤和普通单模光纤
4、相比有3个突出的优点：第一，光子晶体光纤可以在很大的频率范围内支持光的单模传输；第二，光子晶体光纤允许改变纤芯面积，以削弱或加强光纤的非线性效应；第三，光子晶体光纤可灵活地设计色散和色散斜率，提供宽带色散补偿。光子晶体光纤可以把零色散波长的位置移到1以下。n n总之,光子晶体是新型光学材料,它的潜能有多大还不清楚,对它的研究还有很多工作要做，但由于光子晶体的优越性能,必将有广泛的应用前景,因此它极有可取代大多数传统的光学器件,将在光学,光电子学,信息科学中引起革命性变革。四四 能带隙光子晶体光纤能带隙光子晶体光纤n n另一新的研究对象为另一新的研究对象为PBFsPBFs（photonic ph
5、otonic bandgapbandgap fibers,PBFsfibers,PBFs）即能带隙光子晶体光纤。能带隙光）即能带隙光子晶体光纤。能带隙光子晶体光纤采用的结构是：在直径数子晶体光纤采用的结构是：在直径数mm的中空中的中空中心轴（芯线）外围，包裹着数百根仍旧是中空且心轴（芯线）外围，包裹着数百根仍旧是中空且直径直径1m1m左右的微细管。这种管起着在芯线中传左右的微细管。这种管起着在芯线中传导的光线导的光线“ “绝缘体绝缘体” ”的作用。其优点在于能够将的作用。其优点在于能够将路径损耗和光线散射控制得非常低。因为与普通路径损耗和光线散射控制得非常低。因为与普通光纤不同，其芯线是中空的。尤其是散射，即便光纤不同，其芯线是中空的。尤其是散射，即便是过去在光通信中无法使用的蓝色和紫外线激光是过去在光通信中无法使用的蓝色和紫外线激光波长，也能控制得非常低。由于中心为空心，波长，也能控制得非常低。由于中心为空心，PBFsPBFs具有低损耗，低色散和低线性纤维。最近，具有低损耗，低色散和低线性纤维。最近，应用超点阵结构又开发一类新的宽带隙应用超点阵结构又开发一类新的宽带隙PBFsPBFs。
